表面粗糙度培训教材(东京精密)
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【培训表格】培训教材-表面粗糙度计量(doc 54页)
培训教材-表面粗糙度计量(doc 54页)部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑第一章表面粗糙度的基本概念表面粗糙度所描述的是一种形状其复杂的三维空间曲面，它对机械和仪器的性能有重要的作用，特别是对高速、高压和重载荷条件下工作的机器和高精度运动的部件作用更大。
对机械零件必须进行粗糙度测量。
第一节零件表面的几何形状误差人们通常把表面几何形状的偏差分解成为粗糙度(微观的)、波纹度(中间的)和形状误差(宏观的)，分别进行评定与控制。
图1-1-1为某一截面轮廓上几类几何状偏差及其又叠加在一起的示例。
如图1-1-1所示，若单纯从几何形状去分析，其曲折不平的高度有时没有很大差别，主要区别在于不平度的间距不一样。
各种大小不同的制作以及加工方法的差异，使三类几何形状偏差的间距值的变化范围很宽，例如有的大型零件的表面波纹度和粗糙度的间距可能比小零件本身的长度还要大，因此难以提出确切的、统一的分界值。
所以要把综合为一体的表面几图1-1-1 各类几何形状何形状偏差分成三类，是由于它们各自形成的原因以及对零件使用偏差的示意图功能的影响都各有特点，因此从这个意义上把三者区别开来才具有实际作用，但这不能定量地用一个(间距)数值简单地将其分类。
一、微观形状误差(表面粗糙度)表面粗糙度是由加工方法固有的内在作用所产生，是制件加工过程中由实际加工介质切削刀、磨料、喷等在完工表面上留下的微观不平度。
例如，切削过程中的残留面积、切屑分裂时材料的性变形、刀具对制作表面的磨擦造成的灼伤和刀瘤等因素，在加工后表面上形成各种形式不平的微细加工痕迹。
采用不同的工艺方法和条件便构成特定的表面微观几何结构。
表面粗糙度以往曾称作表面光洁度，但这个名称有时容易和表面光泽反射能力等其他表面特性相混淆，因而目前国内外已普遍采用表面粗糙度这一名称。
)。
二、中间形状误差(表面波纹度)一般称为表面度，简称波度。
它具有较明显的周期性的波距(见图4-1-1c中的B)和波高，只是在高速切削(主要是磨削)条件下才有时呈现，是由加工系统(机床一工件一刀具)中的振动所造成的，常见于滚动轴承的套圈等零件。
东京精密
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《表面粗糙度培训》课件
详细描述
表面粗糙度对疲劳强度的影响与材料、结构和应力集中等因素有关。在某些情况下，较小的表面粗糙度可以降低 应力集中程度，提高材料的疲劳强度。然而，过度追求光滑可能导致材料表面的晶体结构发生变化，影响疲劳性 能。因此，需要在保证疲劳强度的前提下合理选择表面粗糙度。
表面粗糙度对配合性质的影响
总结词
表面粗糙度对配合性质的影响主要体现在间 隙、过盈量、紧密度等方面。适当的表面粗 糙度可以提高配合性质，保证机械零件的正 常运转。
表面粗糙度的影响因素
切削参数
切削速度、进给量、切削深度等 。
刀具参数
刀具几何参数、刀具磨损等。
工件材料
硬度、韧性等。
加工方法
铣削、车削、磨削等。
表面粗糙度的测量方法
01 比较法
通过比较样块与被测表面的触 觉或视觉比较来确定表面粗糙 度。
02 光切法
利用光切显微镜观察表面微观 不平度，通过测量反射光的干 涉条纹数来评定表面粗糙度。
成本和提高经济效益具有重要意义。
详细描述
随着科技的发展，表面粗糙度的应用范围将越来越广 泛。
05
表面粗糙度的控制与优化
表面粗糙度的控制方法
工艺参数控制
通过调整加工过程中的切 削速度、进给量等工艺参
数，控制表面粗糙度。
刀具选择与刃磨
选用合适的刀具材料和刃 磨参数，确保刀具锋利， 减小切削力，降低表面粗
03 干涉法
利用光干涉原理，通过观察干 涉条纹的移动数量来评定表面 粗糙度。
0 触针法 4利用触针划过表面，测量其微
观不平度的峰谷深度来评定表 面粗糙度。
02
表面粗糙度与机械性能
表面粗糙度对耐磨性的影响
总结词
表面粗糙度对耐磨性的影响较大，粗糙度越大，磨损越快；反之，表面越光滑 ，耐磨性越好。
表面粗糙度对疲劳强度的影响与材料、结构和应力集中等因素有关。在某些情况下，较小的表面粗糙度可以降低 应力集中程度，提高材料的疲劳强度。然而，过度追求光滑可能导致材料表面的晶体结构发生变化，影响疲劳性 能。因此，需要在保证疲劳强度的前提下合理选择表面粗糙度。
表面粗糙度对配合性质的影响
总结词
表面粗糙度对配合性质的影响主要体现在间 隙、过盈量、紧密度等方面。适当的表面粗 糙度可以提高配合性质，保证机械零件的正 常运转。
表面粗糙度的影响因素
切削参数
切削速度、进给量、切削深度等 。
刀具参数
刀具几何参数、刀具磨损等。
工件材料
硬度、韧性等。
加工方法
铣削、车削、磨削等。
表面粗糙度的测量方法
01 比较法
通过比较样块与被测表面的触 觉或视觉比较来确定表面粗糙 度。
02 光切法
利用光切显微镜观察表面微观 不平度，通过测量反射光的干 涉条纹数来评定表面粗糙度。
成本和提高经济效益具有重要意义。
详细描述
随着科技的发展，表面粗糙度的应用范围将越来越广 泛。
05
表面粗糙度的控制与优化
表面粗糙度的控制方法
工艺参数控制
通过调整加工过程中的切 削速度、进给量等工艺参
数，控制表面粗糙度。
刀具选择与刃磨
选用合适的刀具材料和刃 磨参数，确保刀具锋利， 减小切削力，降低表面粗
03 干涉法
利用光干涉原理，通过观察干 涉条纹的移动数量来评定表面 粗糙度。
0 触针法 4利用触针划过表面，测量其微
观不平度的峰谷深度来评定表 面粗糙度。
02
表面粗糙度与机械性能
表面粗糙度对耐磨性的影响
总结词
表面粗糙度对耐磨性的影响较大，粗糙度越大，磨损越快；反之，表面越光滑 ，耐磨性越好。
非常好的表面粗糙度基础培训文档,图文结合,阐述清楚,易于理解
§3.3表面粗糙度的选择与应用
一、评定参数的选择 二、参数允许值的确定 三、正确的图样标注
一、 评定参数的选择
首先应考虑零件使用功能要求的侧重及各评定参数的特征，其
次应考虑仪器设备条件等因素。
推荐优先选用Ra值，通常采用电动轮廓仪用针描法进行测量，其测量范围是 0.025-6.3μm。 Rz也是一个常用的基本评定参数，因为该参数直观易测，一般光学仪器：双 管显微镜、干涉显微镜等即可测量。 对于某些不允许出现较大的加工痕迹的零件表面，以及对疲劳强度要求较高 的表面，可以在选择大Ra或Rz的时，加选Ry 。 对于仪表、轴承行业中的小零件，难以取得规定的取样长度，选用Ry。 当某些关键零件的主要表面有更多的功能要求时,就需要选用Sm 、 S来控 制微观不平度横向间距的细密度。在数值相同的情况下，对表面耐磨性有一 定的要求时，需加选tp来进一步控制和保证加工表面的质量。
二、参数值的确定方法（２）
应考虑尺寸公差、形状公差、表面粗糙度三者之间的关系 一般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但 三者之间并不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。 在正常的工艺条件下，三者之间有一定的对应关系，设形状 公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关 系： 若T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT 若T≈0.５ IT，则Ra≤0.0４IT； Rz≤ 0.1５ IT 若T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT 若T≈0.25 IT，则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT 若T＜0.25 IT，则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
2、表面粗糙度代号及标注（5）
GB 131新修订版
加工方法
粗糙度详解
２－１
２－１ ２－１ ２－１ ２－１ ２－１ ２－２ ２－２ ２－３ ２－３ ２－４ ２－５ ２－５ ２－５ ２－５ ２－５ ２－６ ２－６ ２－６
第 3 章 截断
什么是截断？ ２ＲＣ滤波器 相位补偿滤波器 ２ＲＣ特性相位补偿滤波器 - ii -
３－１
３－１ ３－１ ３－２ ３－３
目 录 高斯分布特性相位补偿滤波器 短波长截断值(λs)和截断之比 短波长截断(λs 滤波器)的必要性 ３－３ ３－５ ３－５
DT00300-R001-C0
表面粗糙度形状测量仪
SURFCOM 系列 参数说明书
株式会社 东京精密
前 言
前言
在测量表面粗糙度以及表面波纹度中，经常会使用一些陌生的专业术语及符号。 本说明书中就有关这些定义以及运用方法，特别是用本仪器能够测量的表面粗糙度、波纹度 的参数的符号、名称以及计算方法等为重点进行解释说明。 有关测量仪的使用方法请参看其他使用说明书。
５－１
５－１ ５－２ ５－３ ５－４ ５－５ ５－５ ５－６ ５－７ ５－８ ５－９
- iii -
目 录
第 6 章 关于波长和倾斜的参数
凹凸的平均间距Ｓm,Ｓmmax,ＲＳm,ＰＳm,ＷＳm 顶峰计数 Pc,PPI,HSC 局部波顶的平均间距Ｓ，Ｓmax 算术平均倾斜Δa 二次方平均倾斜Δq,ＰΔq,ＲΔq,ＷΔq 算术平均波长λa 二次方平均波长λq 倾斜角(ＴＩＬＴ Ａ) 展开长度比(Ｌr,ＳL) 功率图表
第 4 章 粗糙度的专业术语和定义
基准长度 L 评价长度 Ln 测量长度 Lm 前部备用长度 Lpe 后部备用长度 Lpo 横截长度（测量长度）Lt 记录图形的横向倍率（Ｖh） 记录图形的纵向倍率（Ｖv） 纵向倍率的方向（ｚ） 波峰 波谷 波顶 波谷底 波顶线 波谷线 切断水准 局部波峰 局部波谷 局部波顶 局部波谷底
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λ =h σ
σ: 复合粗糙度
σ = Rq12 + Rq22
Large roughness
Wear or damage
油膜 & 粗糙度 9
滑动摩擦力 & 粗糙度
• 滑动表面接触在少数微小的点上
■ 巨大的应力 ■ 支撑在接触点上 ■ 滑行运动在两表面间产生
摩擦力
■ 滑行轨道的特性 ● 提高硬度较少磨损 ● 降低 Rz以较少峰点间的应力集中度
Appearance area A
实际接触区域 ai
10
如何测量粗糙度？
1比较法 将被测表面与标有一定评定参数值的表面粗糙度样板比较 从判断被测表面的粗糙度。 2光切法 应用光切原理测量表面粗糙度的一种测量方法。按光切原 理制成的仪器叫做光切显微镜。这种方法用来测量Rz。 3干涉法 利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。按干涉原 理制成的仪器叫做干涉显微镜，一般用来测量粗糙度值要 求低的表面 4针描法 接触式测量表面粗糙度的方法，最为常见。
Surfcom - 仪器结构
立柱
与工件竖直宽度垂直 Z轴
X轴
来回移动
驱动部
工件实表面
测针
放大器
测针顶端形状
θ rtip
θ= 60°(or 90°) r tip = 2μm (or 5,10μm)
工件
夹具 / 定位
测针 (Pickup)
LVDT (模拟) 测针压力 : 0.75mN
(测针顶端为0.2 μm)
粗糙度的参数
主要参数说明
间距参数
n
（1） S：轮廓单峰平均间距
S = ∑ Sn 1
(JIS B0601:’82)
n
i =1
n
∑ （2） S m ：轮廓微观不平度的平均间距
Sm
=
1 n
Smi
i =1
Sm1 Sm2 Sm3
S1 S2
Surfcom – 负荷曲线
Ml(c)1
Ml(c)i
0%
c
Rt
评价长度 ln
粗糙度的参数
ISO 4287:’97/JISB0601:’01
主要参数说明
高度参数 （1） Ra：轮廓的算术平均偏差。
1L Ra, Pa, Wa = ── ∫ | Z(x) | dx
L0
取样长度中 Z(x) 绝对值的平均
1L Ra = ── ∫ | Z(x) | dx
RRa a
L0
Sampling Length L
平均 值
16%
z 最大法则 : 所有带有 “max” 后缀的测量值 都要在公差范围之内
上限 Max
测量数据
表面结构的表征
基本绘图符号
扩展绘图符号
z 表面是用去除材料的方法获得的 z 表面是用不去除材料的方法获得
的 完整的绘图符号
曲面结构的位置要求 z a: 单一表面结构的要求 z b: 第二表面结构的要求 z c: 制造方法 z d: 表面位置和定位 z e: 机械加工余量
粗糙度评价的意义
密封性 耐磨性 润滑性 黏结性 光学性能 结合面刚性 强度与疲劳 光泽性 噪音与振动
应用/参数 – 气密性
• 大粗糙度引起间隙
■ 由粗糙度引起的泄露无法密封
泄露量取决于 Rp
■ 表面纹路的方向应该与流动方向垂直. ■ 需要控制粗糙度以保证气密性.
8
密封件 或 垫圈
工件表面 断面曲线 P 波纹度曲线 W
2010.03
表面粗糙度理论与标准的发展
1918年，飞机工业对零部件制造提出轻质量高强度要求，开始 关注表面加工痕迹。 20~30年代，各工业国家广泛使用“▽”来定性的衡量表面加 工质量。 40年代，美国Abbott提出波峰深度和支撑长度曲线评定法，从 而奠定了定量评价的基础。 50~60年代，各个工业国家纷纷制定自己的评价标准，并研发 相关仪器
主要参数说明
形状参数
（1） tp ：轮廓支承长度率
b1
bi
c
评价长度 ln
tp(c) =
─1─00─
m ∑ bi (%)
ln i=1
在评价长度范围内，将平行于 平均线的截线放置于测量曲线 上，超过此线（上方）的凸出 部分的底边边长（平行线与测 量曲线的交点间的长度）的总 和与评价长度之比，（%表示） 称之为切断位置的tp 值。
术语
主要术语说明
平均中线：粗糙度评定时规定的一条用于计算表面粗糙度参数值的 基准线。 （最小二乗直線）
（1）最小二乘中线 （2）算术平均中线 （3）最小二乘中线与算术平均中线差别极小
术语
（1）最小二乘中线
（2）算术平均中线
在取样长度内，使粗糙度曲线上 各点到该中线的距离的平方和最 小
在取样长度内，划分粗糙度曲线， 使上下面积相等的基准线
测量曲线
测量曲线的种类
粗糙度曲线：R曲线 是对轮廓曲线实施滤波处理。把波长较长的成份滤掉之后所得到的曲 线。使用的滤波器是高通滤波器。
粗糙度 – 术语
剖面曲线 P 平均线
顶峰
粗糙度曲线 R
平均线
取样长度 lr = Cutoffλｃ
前预备长度 lp (λｃ/2)
谷底
lr
lr
lr
lr
评价长度 ln = n×lr （n: 标准5） 轨迹长度 Lt = Lp + Ln + Lp
Sampling length L
粗糙度的参数
ISO 4287:’97/JISB0601:’01
主要参数说明
高度参数 （2） Rz：最大高度粗糙度。
Rp Rv
Sampling length LSampling length L
Rz
取样长度中轮廓曲线峰高 Zp的最大值
& 轮廓曲线谷深 Zv的最大值
粗糙度参数
Ra,Rv,Rvk,RSm,Pc
Rp,Rz,Et,RSm
滤波方式与特性
2RC阻容滤波
由双电阻和双电容组成的滤波电路 当λ =λc75时传输率a2/ a0=75%
2RC(相位补偿)阻容滤波＋相位补偿功能
是将传感器原始信号经滤波后，引起的相移加以修正 当λ =λc 时传输率a2/ a0=75%
高斯滤波
测量速度的选取
测量速度 0.003-0.015 0.03-0.06 0.15-0.6 1.5 3
截止波长 0.008，0.025，0.08，0.25，0.8 0.025，0.08，0.25，0.8，2.5 0.08，0.25，0.8，2.5，8 0.25，0.8，2.5，8，25 0.8，2.5，8.，25
λf 确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相交界限
粗糙度的标准
ISO:1997 GB :2000 JIS82(94,01)
DIN:1990
ASME:1995
国际标准 中国国家标准 日本国家标准 德国国家标准 美国国家标准
每个标准都有不同的年代号，不同的标准表述的一些参数意义也有区别。
粗糙度的标准
S表ur面face
Wavin波ess长Spacing
表面结构
评价L宽ay度 Se断cti面on
波W Hee长igvih高nte度ss 粗M糙ax度im高um度H最e大igh值t
of Roughness
Rou粗gh糙ne度ss长S度pacing Profile cu轮rv廓e /曲T线otal profile
项目
JIS B0601-1982 ISO 468-1982
JIS B0601-1994 ISO 4287/1-1984
评价曲线 轮廓曲线 Rmax,Rz 粗糙度曲线 Ra 波纹度曲线 ——
—— Ra，Ry，Rz……
——
滤波器
2RC型
高斯型
2RC型（相位补偿）
参数计算方法 参数判定
测量长度 L=3λ(Ra)
Surfc线可以直观的看出表面的结构
实际工件表面的负荷曲线图形
车削表面
珩磨表面
35
表面粗糙度的功能 & 参数 1
功能 密封 打滑 磨损 润滑 附着力 黏合 剥落 外观 表面 光学 绝缘
描述 渗漏 表面滑动力 对承载波峰的磨损 润滑油在波谷沉积 贴合 适合于黏合的轮廓
采用国际标准设计的滤波方式。用标准正态分布（高斯分布）函数来描述。 当λ =λc 时传输率a2/ a0=50%
（a2：cutoff之后与波长成分密切相关的波长幅值） （a0：与波长成分密切相关原始波长幅值）
滤波方式与特性
λS 确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限
λC （カットオフ波長） 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限
间隙
最大波峰高度 Rp 平均线
粗糙度曲线 R
润滑 & 粗糙度
• 滑动轴承, 滑轨 & 滚动轴承需要润滑
■ 油膜 ：起到润滑作用 ■ 油膜 的厚度 &摩擦力 取决于 Rz
& 油层方向
Oil film
■ 油膜参数 λ
●确认润滑状态
Small roughness
Good lubrication
h: 油膜厚度
基准
粗糙度的定义
粗糙度——加工表面上具有的较小间距和微小峰谷 所组成的微观几何形状误差
粗糙度的定义
任何一个被加工的实际表面都不可能是理想化的表面，
而是呈现出不同节距的峰谷起伏状轮廓。这种实际轮廓
对理想表面的偏差可按其峰谷起伏的高低幅度及节距大
小分为：表面粗糙度（微观不平度）、波纹度和几何形
状误差
ISO1302:’02/JISB0031:’03
c
a
e
db
粗糙度的应用 - 缸孔